(57)【要約】【課題】  リハビリテーションの中で再現性の高い行動である立ち上がり動作において、患者の運動能力の回復における客観的な指標を算出して評価することができる運動評価装置を提供する。【解決手段】  本発明に係る運動評価装置１０１は、左右方向の傾斜角を検出する第１傾斜角検出部１０２ａ、前後方向の傾斜角を検出する第２傾斜角検出部１０２ｂ、記憶部１０４に記憶されている座位傾斜角及び立位傾斜角の検知情報に基づいて予め定めた演算を行う演算部１０３、座位検出部１０６により検出された座位検出時点から立位検出部１０７により検出された立位検出時点までにおける第１傾斜角及び第２傾斜角の推移を記憶する記憶部１０４、演算部１０３における演算結果を表示する表示部１０５、第２傾斜角出力に基づいて人体の座位を検出する座位検出部１０６、及び第２傾斜角出力に基づいて人体の立位を検出する立位検出部１０７を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の運動能力の評価を行う運動評価装置であって、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における左右方向の傾斜角となる第１傾斜角を検出する第１傾斜角検出手段と、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における前後方向の傾斜角となる第２傾斜角を検出する第２傾斜角検出手段と、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて立ち上がり動作における前記人体の運動能力の評価を行う評価手段とを備える
ことを特徴とする運動評価装置。
【請求項２】
前記運動評価装置は、さらに、
前記第１傾斜角検出手段によって検出される第１傾斜角、及び前記第２傾斜角検出手段において検出される第２傾斜角の推移を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角の推移に基づいて演算を行う演算手段とを備え、
前記評価手段は、前記演算手段における演算結果に基づいて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項１記載の運動評価装置。
【請求項３】
前記運動評価装置は、さらに、
座位からの立ち上がり動作の開始時において、第２傾斜角が閾値に達する時点における第１傾斜角を座位傾斜角として検出する座位検出手段と、
立ち上がり動作の終了時である立位時において、第２傾斜角が所定時点に達する時点における第１傾斜角を立位傾斜角として検出する立位検出手段とを備え、
前記演算手段は、前記座位傾斜角及び前記立位傾斜角の差分を算出し、
前記評価手段は、前記差分に基づいて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項２記載の運動評価装置。
【請求項４】
前記所定時点は、前記演算手段において前記第２傾斜角の微分結果が０であり且つ前記第２傾斜角の二次微分結果の符号が正となる時点、又は前記第２傾斜角の微分結果が０であり且つ前記第２傾斜角の二次微分結果の符号が負となる時点のいずれかである
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項５】
前記評価手段は、所定期間における前記差分の変化を取得して、前記差分が小さくなるときは前記人体のバランス能力に関する運動能力が回復傾向にあると評価する
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記座位検出時点から前記立位検出時点までの所要時間を算出し、
前記評価手段は、前記所要時間の情報を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項７】
前記評価手段は、所定期間における前記所要時間の変化を取得して、前記所要時間が短縮する場合は前記人体の俊敏性に関する運動能力が回復傾向にあると評価する
ことを特徴とする請求項６記載の運動評価装置。
【請求項８】
前記演算手段は、座位から立位までの前記第１傾斜角の推移のデータを積算することにより面積を算出し、
前記評価手段は、前記面積の情報を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項９】
前記演算手段は、さらに、前記座位傾斜角と少なくとも１つ以上の他の第１傾斜角のデータを積算することにより面積を算出し、
前記評価手段は、前記面積の情報を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項１０】
前記評価手段は、所定期間における前記面積の変化を取得して、前記面積が小さくなることにより前記人体のバランス能力に関する運動能力が回復傾向にあると評価する
ことを特徴とする請求項８又は９記載の運動評価装置。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記座位傾斜角と前記第１傾斜角から当該座位傾斜角との差分が最大となる傾斜角との差分を演算し、
前記評価手段は、前記差分を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項１２】
前記座位検出手段は、さらに、座位からの立ち上がり動作の開始時において、前記第２傾斜角が閾値に達する時点の第２傾斜角を第２座位傾斜角として検出し、
前記立位検出手段は、さらに、立ち上がり動作の終了時である立位時において、前記第２傾斜角が所定時点に達する時点の第２傾斜角を第２立位傾斜角として検出し、
前記演算手段は、前記第２座位傾斜角及び前記第２立位傾斜角の差分を算出し、
前記評価手段は、前記差分の情報を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項３記載の運動評価装置。
【請求項１３】
前記座位検出手段は、さらに、座位からの立ち上がり動作の開始時において、前記第２傾斜角が閾値に達する時点から時間的に遡及して、前記演算手段における前記第２傾斜角の微分結果が０であり且つ前記第２傾斜角の２次微分結果の符号が正である時点の第２傾斜角を第３座位検出時点として検出し、
前記演算手段は、前記第３座位傾斜角及び前記立位傾斜角の差分を算出し、
前記評価手段は、前記差分の情報を用いて運動能力の評価を行う
ことを特徴とした請求項３記載の運動評価装置。
【請求項１４】
前記評価手段は、所定期間における前記差分の変化を取得して、前記差分が小さくなることにより前記人体のバランス能力に関する運動能力が回復傾向にあると評価する
ことを特徴とする請求項１３記載の運動評価装置。
【請求項１５】
前記運動評価装置は、さらに、
前記評価手段における評価結果を画面に表示する表示手段と、
前記人体に装着するための装着手段とを備える
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の運動評価装置。
【請求項１６】
前記運動評価装置は、さらに、
前記第１傾斜角検出手段及び前記第２傾斜角検出手段における検出結果をネットワークを介して他の端末装置に送信する送信手段を備える
ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の運動評価装置。
【請求項１７】
前記端末装置は、
前記送信手段からの検出結果を受信する受信手段と、
受信した前記検出結果を記録する第２記録手段とを備える
ことを特徴とする請求項１６記載の運動評価装置。
【請求項１８】
前記端末装置は、さらに、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて演算を行う演算手段と、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角の情報に基づいて立ち上がり動作における前記人体の前記運動能力の評価を行う評価手段と、
前記評価手段における評価の選択を行うユーザインターフェースとなる入力手段とを備える
ことを特徴とする請求項１７記載の運動評価装置。
【請求項１９】
人体の運動能力の評価を行う運動評価方法に用いるプログラムであって、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における左右方向の傾斜角となる第１傾斜角を検出する第１傾斜角検出ステップと、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における前後方向の傾斜角となる第２傾斜角を検出する第２傾斜角検出ステップと、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて立ち上がり動作における前記人体の運動能力の評価を行う評価ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
前記プログラムは、さらに、
前記第１傾斜角検出手段において検出される第１傾斜角、及び前記第２傾斜角検出手段において検出される第２傾斜角の推移を記憶する記憶ステップと、
前記記憶手段に記憶されている前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて演算を行う演算ステップとを含み、
前記評価ステップにおいては、前記演算手段における演算結果の基づいて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項１９記載のプログラム。
【請求項２１】
人体の運動能力の評価を行う運動評価装置と他の端末装置とがネットワークを介して接続されている運動評価システムであって、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における左右方向の傾斜角となる第１傾斜角を検出する第１傾斜角検出手段と、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における前後方向の傾斜角となる第２傾斜角を検出する第２傾斜角検出手段と、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて立ち上がり動作における前記人体の運動能力の評価を行う評価手段と、
前記第１傾斜角検出手段及び前記第２傾斜角検出手段における検出結果をネットワークを介して前記端末装置に送信する送信手段とを備え、
前記端末装置は、
前記送信手段からの検出結果を受信する受信手段と、
受信した前記検出結果を記録する第２記録手段とを備える
ことを特徴とする運動評価システム。
【請求項２２】
前記端末装置は、さらに、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて演算を行う演算手段と、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角の情報に基づいて立ち上がり動作における前記人体の前記運動能力の評価を行う評価手段と、
前記評価手段における評価の選択を行うユーザインターフェースとなる入力手段とを備える
ことを特徴とする請求項２１記載の運動評価システム。
【請求項２３】
前記運動評価装置は、さらに、
前記第１傾斜角検出手段において検出される第１傾斜角、及び前記第２傾斜角検出手段において検出される第２傾斜角の推移を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて演算を行う演算手段とを備え、
前記評価手段は、前記演算手段における演算結果に基づいて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項２１記載の運動評価システム。
【請求項２４】
人体の運動能力の評価を行う運動評価方法であって、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における左右方向の傾斜角となる第１傾斜角を検出する第１傾斜角検出ステップと、
前記人体の座位からの立ち上がり動作における前後方向の傾斜角となる第２傾斜角を検出する第２傾斜角検出ステップと、
前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて立ち上がり動作における前記人体の運動能力の評価を行う評価ステップとを含む
ことを特徴とする運動評価方法。
【請求項２５】
さらに、前記第１傾斜角検出手段において検出される第１傾斜角、及び前記第２傾斜角検出手段において検出される第２傾斜角の推移を記憶する記憶ステップと、
前記記憶手段に記憶されている前記第１傾斜角及び前記第２傾斜角に基づいて演算を行う演算ステップとを含み、
前記評価ステップにおいては、前記演算手段における演算結果の基づいて運動能力の評価を行う
ことを特徴とする請求項２４記載の運動評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リハビリテーション開始後、或いは術後等における人間の運動機能状態及び回復状態を簡便に評価、管理することができる運動評価装置に関するものであり、特に立ち上がり動作における運動能力の評価を可能とする運動評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、骨疾患等により手術を受け、リハビリテーションを必要としている人は数多く存在し、その回復速度を左右するのは自主的なトレーニングだと言われている。また、近年の高齢社会の到来により、高齢者の見守り要求が増加している。また、それにともない、目の届かないところでの高齢者の入院後の体調の管理の欲求は大変増加してきている。
【０００３】
このような状況に伴い、患者のリハビリテーションの管理を行うべき場面が今後増加していくことが予測される。そして、リハビリテーションのメニューの中には歩行等の様々なメニューがあるが、その中でも有効な運動の１つに、椅座からの立ち上がりトレーニングがある。この立ち上がりトレーニングにおいては、患者は座椅子からの立ち座りを繰り返すことにより、手術直後のゆっくりとした動きから、患部の回復に伴いスムーズな立ち上がり動作ができるように回復していく。
【０００４】
そして、現在まではリハビリにおける立ち上がり動作を管理・判断するのは、一般的には医師の役割であり、すなわち人間の目によって患者の立ち座りにおける動作状態を確認して運動能力の回復具合を医師等の経験に基づいて判断する。
ところで、従来においては、動作における運動状態を管理する方法としては、画像解析手法を用いて身体運動の解析を行う運動解析法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に係る運動解析法においては、少ないメモリで、物体に付けた評点の通過時刻をほぼ実時間で求め、運動解析を行うものである。
【特許文献１】特開平５−２７４４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなリハビリテーション、特に椅座からの立ち上がりメニューにおける運動能力の回復における運動管理方法は、医者や家族等の主観的な判断にゆだねるということで、リハビリテーションに付き添う必要があり、大変な労力が必要とされると共に、データを用いた客観的な指標でなく主観的な指標を用いて回復状態を管理している。
【０００６】
また、前記特許文献１に開示される運動解析法においては、単に、評点の軌道とその通過時刻を得るのみであり、リハビリとの関連性は示されておらず、患者の立ち上がり動作におけるリハビリテーションメニューの管理において運動能力の回復状態を把握するための有効なデータが取得できるとは言えない。
そこで、本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、リハビリテーション等の中の重要な運動である椅座からの立ち上がり動作等において、患者等の正確な運動能力の回復を評価することができる運動評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る運動評価装置は、［請求項１］、また、［請求項２］。
従って、術後のリハビリテーション等における患者等の立ち上がり運動において、左右方向及び前後方向の傾斜角を検出し、評価手段において座位傾斜角及び立位傾斜角の差分を運動能力の指標として評価することにより、立ち上がり動作における患者等の正確な運動能力の回復状態を評価することができる。
【０００８】
そして、本発明に係る運動評価装置は、［請求項３］、［請求項６］、［請求項８］、［請求項９］、［請求項１１］、及び［請求項１２］。
従って、運動評価装置における運動能力の評価の指標は１つではなく、患者の症状に合わせて様々な指標を算出することができるため、患者の症状に合わせた指標を選択して、より高精度に運動能力の評価を行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る運動評価装置は、［請求項１６］、［請求項１７］、より好ましくは［請求項１８］。
従って、本発明に係る運動評価装置はネットワークを介して傾斜角検出部において検出される前後方向及び左右方向の傾斜各の推移に関するデータを送信部において送信できるために、評価結果を遠隔地にいる使用者や担当医に報知することができ、患者等の管理側における手間を低減することができる。
【００１０】
尚、本発明は、上述のような運動評価装置として実現できるのみではなく、この運動評価装置が備える手段をステップとする運動評価方法、この運動評価方法をコンピュータ等で実現させるプログラムとして実現したりすることができる。そして、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体や通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る運動評価装置によれば、前後方向での傾斜角の推移を検出する第２傾斜角検出部、及び左右方向での傾斜角の推移を検出する第１傾斜角検出部を備えることにより、術後のリハビリテーション等における患者等の立ち上がり運動において、左右方向及び前後方向の傾斜角の推移を自動的に検出し、座位傾斜角及び立位傾斜角の差分を運動能力の指標として評価することにより、患者等の正確な運動能力の回復状態をデータとして定量的に評価することができる。
【００１２】
そして、本発明に係る運動評価装置は、一定期間の傾斜角の推移のデータを記憶部に記憶して、所定期間におけるデータの変化を経時的に評価することにより、リハビリテーションの進行状況を的確に評価することが可能となる。
また、本発明に係る運動評価装置においては、傾斜角センサを備える傾斜角検出部により取得した傾斜角の推移情報を検出し、立ち上がり動作に要する期間を抽出することもでき、患者のリハビリ状態に応じて様々な指標から最適の運動能力の回復評価を行うための指標を選択することができる。
【００１３】
さらに、本発明に係る運動評価装置においては、近年小型化、高精度化、且つ低コスト化が進んでいる傾斜角センサを傾斜角検出部に使用することにより、運動評価装置をコンパクトに、且つ安価にすることができる。
また、運動評価装置の患者への取りつけ位置を腰部等の体幹にすることにより、前後及び左右方向の傾斜角の推移における取得データを実際の運動に伴うデータとして評価でき、取得情報の信頼性も得られ、より精度の高いリハビリ後の運動能力の回復の評価指標となるデータを評価することができる。
【００１４】
そして、本発明に係る運動評価装置はネットワークを介して傾斜角検出部において検出される前後方向及び左右方向の傾斜各の推移に関するデータを送信できる送信部を備えることにより、結果を遠隔地にいる使用者や担当医に報知することができ、医師がリハビリ後の回復状態を管理するためにリハビリに付き添う時間を削減することができ、患者等の管理側における手間を低減することができる。
【００１５】
また、一般の健康管理という観点からも本発明に係る運動評価装置は有効に機能する。またさらに、現在まで有効な方法が存在していなかった術後等における人間のリハビリテーションにおける立ち上がり動作等における回復状態を簡便に、より正確に管理することができる運動評価装置とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
最初に、実施の形態１の運動評価装置の構成について図面を参照しながら説明する。尚、本実施の形態１に係る運動評価装置は、患者のリハビリテーションにおける立ち上がり動作において、前後方向と左右方向の傾斜角から回復状態を評価するための指標となるデータを演算して、リハビリ後の患者の運動能力の回復状態を定量的に評価できる。
【００１７】
図１は、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１の機能ブロック図を示すものである。運動評価装置１０１は、人体の左右方向に感度軸を一致させた左右方向の傾斜角を検出する第１傾斜角検出部１０２ａ、人体の前後方向に感度軸を一致させ前後方向の傾斜角を検出する第２傾斜角検出部１０２ｂ、記憶部１０４に記憶されている座位傾斜角及び立位傾斜角の検知情報に基づいて予め定めた演算を行う演算部１０３、座位検出部１０６により検出された座位検出時点から立位検出部１０７により検出された立位検出時点までにおける第１傾斜角検出部１０２ａ及び第２傾斜角検出部１０２ｂによる傾斜角の推移を記憶する記憶部１０４、演算部１０３における演算結果を表示する表示部１０５、第２傾斜角出力に基づいて人体の座位を検出する座位検出部１０６、及び第２傾斜角出力に基づいて人体の立位を検出する立位検出部１０７から構成される。
【００１８】
尚、第１傾斜角検出部１０２ａ及び第２傾斜角検出部１０２ｂは、人体の姿勢変化に伴う静的な傾斜角を検出できれば良いため、一般的には、静電容量型等の重力加速度を検出できる加速度センサを備えることにより実現できる。
また、座位検出部１０６及び立位検出部１０７は、運動評価装置１０１の装着者或いは管理者により手動で信号を入力させるようにしても良いし、上下方向における動的加速度に基づいて自動的に立ち上がり動作の過程を検知する加速度センサ等をさらに備えることで実現しても良い。
【００１９】
図２は、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１を患者に装着した際の外観図である。
運動評価装置１０１は、第１傾斜角検出部１０２ａの感度軸２０１を人体の左右方向に一致させ、第２傾斜角検出部１０２ｂの感度軸２０２を人体の前後方向に一致させた状態で、人体に固定する装着部（図示せず）を具備しており、この装着部により人体の患部近くに固定される。
【００２０】
図２に示す例は、右股関節の手術を行った患者であり、この場合においては、運動評価装置１０１の装着箇所として、人体の重心に近く、且つベルト等で安定しやすいことから、右半身の腸骨付近、腰椎付近等が好ましい。
また、運動評価装置１０１は、第１傾斜角検出部１０２ａの左右方向感度軸２０１が人体の左右方向を指向し、第２傾斜角検出部１０２ａの前後方向感度軸２０２が人体の背腹方向を指向するように装着される。
【００２１】
図３は、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１を装着した患者が、実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の実測値の推移を示すグラフ３０１である。尚、図３においては、グラフ中の（ａ）に示す時点が下段に表示している描画図の（ａ）に対応しており、（ｂ）及び（ｃ）も同様である。
また、図３においては、図２に示した装着方式に基づき、右腰に装着している人体における傾斜角の推移のグラフを示し、実線が右方向を正として左右方向の傾斜を示す第１傾斜角検出部１０２ａの出力を、破線が前方向を正として前後方向の傾斜を示す第２傾斜角検出部１０２ｂの出力を示している。さらに、グラフにおいては、右縦軸が前後方向での傾斜角の値を示し、左縦軸が左右方向での傾斜角の値を示している。尚、図３に示す立ち上がり動作における傾斜角の推移は一般的な推移であり、個人間において相違があることは言うまでもない。
【００２２】
そして、運動評価装置１０１を装着した患者の場合は、右脚が患側であるために、立ち上がり動作においては、患側に負担をかけないために、椅座の時に比べて立ち上がり終了時に左に荷重をかける。
最初に、立ち上がり動作における第２傾斜角検出部１０２ｂにおける前後方向の傾斜角の出力変動を確認すると、患者が椅座している際においては（（ａ）の状態）、椅子の背もたれに体重をかけるため、後ろ方向に傾斜し、結果として第２傾斜角検出部１０２ｂによる出力（−２．００°近辺）はマイナス方向に小さく確認される。
【００２３】
そして、患者が立ち上がり動作（（ａ）から（ｂ）における動作）を開始すると、まず中間姿勢として一度前かがみになり、この時は前方向に傾斜するため出力は一度増加して上側に上ピーク（（ｂ）の０．２０°付近）を生じる。
【００２４】
次に、患者は立ち上がり終了時（（ｃ）における動作）には前後方向にバランスをとるため、前方向に傾いた体を一時的に平衡状態になるように後ろ方向にバランスをとるために下ピーク（（ｃ）の−１．００°付近）を迎え、その後、ほとんど傾斜せず平衡状態に対応する出力が確認される。このように、人間の立ち上がり動作における前後方向の傾斜角は一度上ピークとして前方向に傾いてから後ろ方向に傾く下ピークを迎えるという推移を取ることとなる。
【００２５】
次に、一般的な立ち上がり動作における第１傾斜角検出部１０２ａにおける左右方向の傾斜角の出力変動を確認すると、患者は、椅座の際においては（（ａ）の位置）、臀部によって椅子の座面に全体重をかけることができるため、患側の個所にかかわらず左右のバランスを保つことができ、平衡状態に対応する出力（０．００°近辺）が確認される。
【００２６】
その後、左右方向における傾斜角の出力は、立ち上がり動作の中間姿勢或いは立ち上がり終了時においては（（ａ）から（ｃ）の動作）、患側である右側に負担をかけないために、患側とは逆側である健部に荷重をかけ、結果として健側へ重力傾斜角が混入した出力が確認される。尚、図３においては、右側が患側で、左側が健側であることから、出力としては平衡状態と比較して左方向に体を傾斜させるために、左右方向の傾斜角の出力は、立ち上がり動作の開始から終了にかけて左側に傾斜するようになり、減少する。
【００２７】
そして、本発明に係る運動評価装置１０１においては、座位検出部１０６において閾値を設けて第２傾斜角検出部１０２ｂからの検出結果を参照して座位傾斜角３０１を特定し、また立位検出部１０７において第２傾斜角検出部１０２ｂからの検出結果を参照して立位傾斜角３０２を特定し、演算部１０３において座位傾斜角３０１と立位傾斜角３０２の差分であるΔαを算出して、運動能力の指標として用いることを特徴とする。
【００２８】
次に、運動評価装置１０１におけるバランス保持能力の検証法についての説明を行う。
図４は、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１における動作手順を示すフローチャートである。
最初に、座位検出部１０６は、立ち上がり動作時において、第２傾斜角検出部１０２ｂにおいて測定される前後方向の傾斜角が、予め定めた閾値を越える時点を確認する（Ｓ４０１）。尚、本実施の形態１においては、この閾値を例えば図３に示すように−１．９０°付近であるとして説明を行うが、この閾値は可変値である。
【００２９】
そして、座位検出部１０６は、前後方向の傾斜角が閾値となる時の第１傾斜角検出部１０２ａの左右方向の検出角を座位検出角として検出する（Ｓ４０２）。
次に、立位検出部１０７は、第２傾斜角検出部１０２ｂにおいて前後方向の出力が下ピークを示した時点の確認を行う（Ｓ４０３）。そして、下ピーク時における左右方向の傾斜角を立ち上がり動作の終了時出力、すなわち立位傾斜角出力として算出する（Ｓ４０４）。尚、立位検出部１０７が下ピークを算出する方法としては、前後方向の傾斜角出力の微分結果が０であり、且つ傾斜角出力の２次微分結果の符号が正である点を算出すれば良い。
【００３０】
また、演算部１０３は、座位傾斜角から立位傾斜角を減算した値をΔαとして算出し（Ｓ４０５）、このΔαを立ち上がり動作におけるバランス保持能力に関する指標に用いる。
このように、運動評価装置１０１は、患者の前後方向の傾斜角の出力である第２傾斜角検出部１０２ｂによる出力の増減に基づいて、座位状態の近似状態として立ち上がり動作の開始状態及び立ち上がり終了状態を検出し、それぞれの時点での第１傾斜角検出部１０２ａにおける出力を座位傾斜角３０１及び立位傾斜角３０２として検出する。
【００３１】
また、演算部１０３において、第１傾斜角検出部１０２ａによる座位傾斜角３０１及び立位傾斜角３０２の出力の差分を演算することにより、立ち上がり動作における左右バランスの指標を算出する。
尚、座位傾斜角３０１と立位傾斜角３０２における左右方向の出力である第１傾斜角検出部１０２ａによる出力の差分を演算部１０３により演算するとしたが、これら以外にも、様々な指標を採用して立ち上がり動作におけるバランス保持能力の指標とすることが可能となる。例えば、演算部１０３は、座位から立位に移行する間においての傾斜角出力について、座位における前後方向と左右方向の傾斜角出力との差を逐次算出し、その最大の値をバランス保持能力に対応する指標として算出するようにしても良い。
【００３２】
本実施の形態１に係る運動評価装置１０１の運動能力の指標の検出として、図３に示すΔα以外の他のデータの検出方法について、図５から図９を用いて説明を行う。
図５は、運動評価装置１０１を装着した患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフである。
図５においては、前後方向の出力である第２傾斜角検出部１０２ｂによる出力の増減に基づいて、座位状態の近似状態として立ち上がり動作の開始状態及び立ち上がり終了状態を検出し、それぞれを座位及び立位と検出するという点では図３と同様である。しかし、演算部１０３による演算結果として、座位傾斜角５０１の検出時点から立位傾斜角５０２の検出時点における左右方向の出力の積算を算出して、面積を算出する点で異なる。
【００３３】
演算部１０３は、傾斜角のサンプリングに基づいて全て積算しているが、この積算点数としては最小として２点から、最大としてサンプリング点まで任意の点数を設定することができる。また、演算部１０３における積算点の選択方法としては、立ち上がり動作の開始時点と終了時点の間を等分割しても良いし、開始時点と終了時点の間におけるピーク点のみを選択するように設定しても良い。
【００３４】
このため、運動評価装置１０１においては、運動能力の評価指標として前記面積を用いることができるため、個人差等により立ち上がった際のバランスの良い人であれば、立ち上がったときにΔαが０となるような場合や、左右方向出力に生じる傾斜角の瞬間的なノイズに基づく偶発的な誤算出により運動能力の誤った評価結果を防ぐことができ、演算される面積をリハビリテーションの正確な指標とできる。
【００３５】
図６は、運動評価装置１０１を装着した患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフであり、ここでは、演算部１０３による演算結果の別方法として、座位傾斜角６０１の検出時点から立位傾斜角６０２の検出時点までの所要時間Δｔを算出する。尚、本図においてΔｔは約２秒となっているが、この所要時間Δｔは個人差や病状等に応じて変化する値である。
【００３６】
このため、運動評価装置１０１において、Δｔを用いることにより、立ち上がり動作における患者の俊敏度合の推移を算出してリハビリ後の運動能力を評価できる。
図７は、運動評価装置１０１を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフであり、立位傾斜角７０２として立ち上がり動作の中間姿勢である（ｂ）における時点となる上ピーク時を設定して、演算部１０３は、座位傾斜角７０１と立位傾斜角７０２の差分をΔαとして算出して、立ち上がり動作における左右バランスの指標を算出する。
【００３７】
尚、演算部１０３における（ｂ）に示す上ピークの算出法としては、前後方向の傾斜角出力の微分結果が０であり、且つ傾斜角出力の２次微分結果の符号が負である点を算出すれば良い。
このように演算することで、立ち上がり終了時のバランス保持能力に問題がない患者であっても、もし中間姿勢におけるバランス保持能力に問題がある場合は、リハビリ進行に対応する指標を算出することができ、患者の症状に合わせた指標を用いて、より精度の高い運動能力の評価を行うことができる。
【００３８】
図８は、運動評価装置１０１を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフである。
図８においては、座位傾斜角８０１の検出に閾値を用いるのではなく、立ち上がり動作の開始状態を検出した後に前後方向の出力を過去方向に参照し、下ピークの時点を座位状態として座位傾斜角８０１を設定し、演算部１０３において座位傾斜角８０１と立位傾斜角８０２の差分を算出している。
このため、運動評価装置１０１は、確実に座位からの立ち上がり動作において平衡状態を検出することができ、より正確なバランス保持能力指標を算出できる。
【００３９】
図９は、運動評価装置１０１を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフである。
ここでは、図７の場合のように座位として立ち上がり中間姿勢となる上ピークを設定するが、演算部１０３における演算の傾斜角として、第１傾斜角検出部１０２ａからの左右方向の出力として設定するのではなく、第２傾斜角算出部１０２ｂからの前後方向の傾斜角出力として設定し、立ち上がり中間姿勢における傾斜角と座位における傾斜角との差をΔα´として算出する。
【００４０】
これは、股関節等を手術した患者においては股関節の可動域が手術直後には一時的に固着する傾向にあり、リハビリテーションの進行により可動域が拡大する傾向がある。これにより、運動評価装置１０１は、立ち上がり動作における前かがみ姿勢において、とりうる姿勢の可否の能力に対応した指標Δα´を算出することができる。
以上、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１は、左右方向の体の傾きを検出する第１傾斜角検出部１０２ａ、前後方向の体の傾きを検出する第２傾斜角検出部１０２ｂを備えると共に、これらの傾斜角の立ち上がり動作時における推移を記憶する記憶部１０４、運動能力の検出を行うための様々なデータの演算を行う演算部１０３を備える。
【００４１】
従って、演算部１０３において第１傾斜角検出部１０２ａにおける左右方向の傾斜角、及び第２傾斜角検出部１０２ｂにおける前後方向の傾斜角を用いて、立ち上がり動作時における運動能力の評価を行うための指標を定量的に算出することが可能となる。
また、前記指標は１つに限られるものではなく、患者の症状に合わせて様々な指標を算出することができるために、例えば立ち上がり時のバランスの良い患者には図５に示した面積を指標として適用することができ、患者の特性に合わせた指標を選択して、より高精度に運動能力の評価を行うことが可能となる。
【００４２】
さらに、本発明に係る運動評価装置１０１においては、傾斜角Δαを検証することにおいては股関節の屈伸能力を、所要時間Δｔを検証することにより俊敏性の回復等、種々のリハビリ後の運動能力の回復状態の検証を行うことができる。
またさらに、本発明に係る運動評価装置１０１においては、近年小型化、高精度化、且つ低コスト化が進んでいる傾斜角センサを第１傾斜角検出部１０２ａ及び第２傾斜角検出部１０２ｂに使用することにより、運動評価装置１０１をコンパクトに、且つ安価にすることができる。
【００４３】
尚、図１で示した運動評価装置１０１の構成のうち、必ず人体に固定しておかないといけないのは第１傾斜角検出部１０２ａ及び第２傾斜角検出部１０２ｂであり、これら以外の処理部については運動評価装置１０１とは分けた別の装置を備える構成にしても構わない。この場合においては、第１傾斜角検出部１０２ａ及び第２傾斜角検出部１０２ｂにおける出力を逐次無線通信できる送信部を運動評価装置１０１内にさらに具備することが考え得る。そして、受信側の装置においては、少なくとも前記送信部からの出力を受信する受信部、座位の特定を行う座位検出部及び立位の特定を行う立位検出部を具備することで、図１と同様の機能を有することができる。
【００４４】
具体的には、送信部及び受信部における通信仕様としては、大容量通信に向いている規格として近年対応機器が増加傾向にあるbluetooth、無線ＬＡＮ等が考え得る。さらに、椅子の座面に近距離型ＩＤ送信アンテナを装備して、運動評価装置１０１内にＩＤタグをさらに備えることで実現しても良い。
また、本実施の形態１に係る運動評価装置１０１を装着した患者の立ち上がり動作の開始と終了の時点は、運動評価装置１０１側において自動的に検出することもでき、また患者自身が立ち上がり動作の開始時にボタン入力等を行うことにより実現できる。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２の運動評価装置の構成について図面を参照しながら説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２の運動評価装置１０１の概略構成図を示すものである。尚、本実施の形態２の運動評価装置１０１は、実施の形態１における構成に加え、演算部１０３での演算結果を蓄積する蓄積部１００１、及び前記蓄積部１００１により蓄積された演算結果を用いて患者の運動能力の評価を行う評価部１００２をさらに備えることを特徴としている。
【００４６】
図１１は、本実施の形態２に係る運動評価装置１０１の評価部１００２における運動能力の評価の動作手順を示すフローチャートである。尚、図１１においては、運動評価装置１０１の評価の指標として、上述の図３において示すΔαを用いる場合における手順となる。
最初に、評価部１００２は蓄積部１００１からの演算部１０３における演算結果を取得して、例えばリハビリ開始後から６０日間におけるΔαの経時変化を参照する。
【００４７】
次に、評価部１００２は、６０日間においてΔαが減少傾向であるか否かの判定を行う（Ｓ１１０２）。この判定において、Δαが減少傾向であると判定した場合においては（Ｓ１１０２でＹ）、評価部１００２は患者の運動能力は回復傾向であると評価して（Ｓ１１０４）、処理を終了する。
一方、評価部１００２は、Δαが減少傾向でないと判定する場合においては（Ｓ１１０２でＮ）、次にΔαが増加傾向であるか否かの判定を行う（Ｓ１１０３）。そして、増加傾向であると判定した場合においては（Ｓ１１０３でＹ）、評価部１００２は患者の運動能力は非回復傾向にあると評価して（Ｓ１１０５）、処理を終了する。
【００４８】
また、評価部１００２はΔαが増加傾向にない場合においては（Ｓ１１０３でＮ）、患者のリハビリ後の運動能力は維持傾向であると評価して（Ｓ１１０６）、処理を終了する。尚、評価部１００２は、これらの評価結果を表示部１０５に表示するものである。
【００４９】
図１２は、評価部１００２における運動能力の評価基準を示す表１２０１である。
評価部１００２における評価対象には、座位傾斜角と立位傾斜角の差分Δα、左右方向の傾斜角の推移から積算して求める面積、座位から立位までの所要時間、及び前後方向の傾斜角の差分Δα´の推移を示している。尚、これらのデータは演算部１０３において演算され蓄積部１００１において蓄積されている。
【００５０】
評価部１００２は、Δαが減少傾向にある場合においては立ち上がり動作におけるバランス能力が改善しているものとして運動能力が回復傾向、Δαが維持傾向にある場合においては運動能力が維持傾向、Δαが増加傾向にある場合においては運動能力が非回復傾向にあるものと評価する。
また、評価部１００２は、面積が減少傾向にある場合においては立ち上がり動作におけるバランス能力が安定してきたものとして運動能力が回復傾向、面積が変わらない場合においては運動能力は維持傾向、面積が増加している場合においては運動能力は非回復傾向と評価する。
【００５１】
さらに、評価部１００２は、所要時間Δｔが短縮している場合においては立ち上がり動作が俊敏になっていると判断して運動能力が回復傾向、所要時間Δｔが維持傾向にある場合においては運動能力が維持傾向、所要時間Δｔが延長傾向にある場合においては運動能力が非回復傾向であると評価する。
そして、評価部１００２は、前後方向の傾斜角Δα´が増加傾向にある場合においては立ち上がり動作が大きくなっているものと判断して運動能力が回復傾向、傾斜角Δα´が維持傾向である場合においては運動能力が維持傾向、傾斜角Δα´が減少傾向である場合においては運動能力が非回復傾向であると評価する。
【００５２】
図１３は、運動評価装置１０１を装着した股関節の手術後の患者がリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときに要するΔαと術後日数との相関関係の実測値を示すグラフである。尚、図１３において、Δαは、バランス保持能力を示す指標であり、上述した実施の形態１に係る図３に示す座位傾斜角と立位傾斜角との差分から算出される値と同様である。
【００５３】
図１３に示すように、概して手術後の日数が経過するにつれて患者のバランス保持能力が向上し、算出結果が減少している。従って、評価部１００２においてΔαをリハビリ後の運動能力回復の指標として用いることが有効であることが解かる。
尚、図１３においてはΔαが負の値になるところは、患部が左股関節である患者のデータであるが、Δαが０に収束する傾向にあることは同じである。また、実測値であるためにデータに多少のばらつきが生じているが、術後日数が経過すると共にΔαは０に収束する傾向であることは変わりない。
【００５４】
図１４は、運動評価装置１０１を装着した股関節の手術後の患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの指標Δｔと経過期間との相関関係の実測値を示すグラフである。
図１４に示すように、概して手術後の日数が経過するにつれて立ち上がり動作における俊敏さが回復し、Δｔの算出結果が短縮していることがわかる。従って、評価部１００２においてΔｔを運動能力回復の指標として用いることが有効であることが解かる。
【００５５】
図１５は、本実施の形態２に係る運動評価装置１０１を装着した股関節の手術患者がリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの股関節の可動域に対応する指標Δα´と手術後における経過期間との相関関係の実測値を示すグラフである。尚、股関節の可動域に対応する指標Δα´は、図９における算出方法と同様である。
図１５より、手術後の日数が経過するにつれて股関節の可動域における固着傾向が解消し、前後方向の傾斜角の差分であるΔα´が増加していることがわかる。従って、評価部１００２においては、差分Δα´を用いることにより、リハビリ後の運動能力の回復の指標とできる。
【００５６】
以上より、本実施の形態２に係る運動評価装置１０１は、演算部１０３における演算結果を蓄積する蓄積部１００１、及び蓄積部１００１におけるデータを参照して運動能力の指標の経時的な変化に基づいて運動能力の評価を行う評価部１００２を備える。
従って、評価部１００２において、患者等の運動能力の回復状態をデータを用いて評価して、担当医師等の私見が混入することなく客観的にリハビリテーションにおける患者の運動能力の回復状況を的確に把握することができるようになる。
【００５７】
また、評価部１００２において、予め定めた閾値と上述した様々な指標とを比較することにより、患者の症状実体に応じたリハビリメニューの提案を行ったり、患者の退院の目安を医師に提供することができるようになる。
【００５８】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３の運動評価装置１０１について図面を参照しながら説明する。
図１６は、本実施の形態３の運動評価装置１０１及び受信装置１６０４の機能ブロック図を示すものである。
本実施の形態３においては、実施の形態２における運動評価装置１０１に、さらに、送信部１６０１を備え、また、運動評価装置１０１は、ＬＡＮやＷＡＮ等のネットワークを介して受信部１６０２及び第２表示部１６０３を備える受信装置１６０４と接続されている。尚、上述した実施の形態２と同様の構成要素には、同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
送信部１６０１は、評価部１００２における運動能力の評価結果をネットワークを介して受信装置１６０４に送信する。受信部１６０２は、運動能力を示す評価結果をネットワークを介して送信部１６０１から受信する。
図１７は、本実施の形態３に係る運動評価装置１０１及び受信装置１６０４を用いた院内での総合的な運動評価における概略図を示す。
【００６０】
患者の患部に備えられる運動評価装置１０１の送信部１６０１から評価結果が送信され、院内のＬＡＮを介してＰＣ等の受信装置１６０４に送信される。受信装置１６０４は、評価情報の選択を行うことが可能なキーボード等の入力部１７０２を備え、医師等は、第２表示部１６０３を介してリハビリルームとは異なる遠隔場所においても各患者のリハビリテーション進行状況を把握することができる。
【００６１】
また、図１７に示す院内には、さらに第２蓄積部１７０１が備えられる。この第２蓄積部１７０１はサーバ装置の役割を有し、患者のリハビリにおけるデータが更新、蓄積されると共にＰＣにおいて各患者のデータ検索が行えるようになる。
以上より、本実施の形態３に係る運動評価装置１０１は、評価部１００２における患者の運動能力の評価を送信部１６０１からネットワークを介して、外部の受信部１６０２を備えるＰＣ等の受信装置１６０４に送信することができる。
【００６２】
従って、患者がリハビリ動作を行っている現場にいなくても、遠隔地にいる家族や医者等が第２表示部１６０３を介して患者の運動能力の回復状況を把握することができ、例えば自宅においても、リハビリテーションの進行状況を知ることができる。また、医師がリハビリ後の回復状態を管理するためにリハビリに付き添う時間を削減することができ、患者等の管理側における手間を低減することができる。
【００６３】
尚、上述の各実施の形態の説明においては、運動評価装置１０１の運動能力の評価対象として、リハビリにおける患者を対象として説明を行ったが、これに限定されるものではなく、その他、例えば、スポーツ選手の運動能力の評価におけるデータとして用いることも考え得る。
【００６４】
また、上述の各実施の形態において実測値で示すデータは例示であり、立ち上がり動作に要する時間数は個人差があるために、運動評価装置において個人毎のデータを検証することにより、より効果的な運動能力の評価を行うことが可能となる。
【００６５】
さらに、実施の形態の説明においては、運動評価装置は第１傾斜角検出部及び第２傾斜角検出部の両方を備える構成としたが、これに限定されず、例えばどちらか一方から検出される傾斜角のデータを用いて運動能力の評価を行うことも考え得し、傾斜角の検出方向は前後方向又は左右方向に限定されるものはなく、その他の方向の傾斜角の推移のデータを用いて運動能力の評価を行うことも考え得る。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る運動評価装置は、リハビリ後の患者等の立ち上がり動作における運動能力を評価する運動評価装置として用いることができ、特に、股関節等の治療を行った患者等の運動能力の回復状態を管理する病院や診療所において用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施の形態１に係る運動評価装置の機能ブロック図
【図２】実施の形態１に係る運動評価装置を患者に装着した際の外観図
【図３】実施の形態１に係る運動評価装置を装着した患者が、実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の実測値の推移を示すグラフ
【図４】実施の形態１に係る運動評価装置における動作手順を示すフローチャート
【図５】運動評価装置を装着した患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフ
【図６】運動評価装置を装着した患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフ
【図７】運動評価装置を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフ
【図８】運動評価装置を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフ
【図９】運動評価装置を装着した人体が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの傾斜角の推移を示すグラフ
【図１０】実施の形態２の運動評価装置の概略構成図
【図１１】実施の形態２に係る運動評価装置の評価部における運動能力の評価の動作手順を示すフローチャート
【図１２】評価部における運動能力の評価基準を示す表
【図１３】運動評価装置を装着した股関節の手術後の患者がリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときに要するΔαと術後日数との相関関係の実測値を示すグラフ
【図１４】運動評価装置を装着した股関節の手術後の患者が実際にリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの指標Δｔと経過期間との相関関係の実測値を示すグラフ
【図１５】実施の形態２に係る運動評価装置を装着した股関節の手術患者がリハビリテーショントレーニングにおいて立ち上がり動作を行ったときの股関節の可動域に対応する指標Δα´と手術後における経過期間との相関関係の実測値を示すグラフ
【図１６】実施の形態３の運動評価装置及び受信装置の機能ブロック図
【図１７】実施の形態３に係る運動評価装置及び受信装置を用いた院内での総合的な運動評価における概略図
【符号の説明】
【００６８】
１０１  運動評価装置
１０２ａ  第１傾斜角検出部
１０２ｂ  第２傾斜角検出部
１０３  演算部
１０４  記憶部
１０５  表示部
１０６  座位検出部
１０７  立位検出部
２０１  左右方向感度軸
２０２  前後方向感度軸
３０１  座位傾斜角出力
３０２  立位傾斜角出力
１００１  蓄積部
１００２  評価部
１６０１  送信部
１６０２  受信部
１６０３  第２表示部
１６０４  受信装置
１７０１  第２蓄積部
１７０２  入力部
【図１】
2005168590.tif 000003
【図２】
2005168590.tif 000004
【図３】
2005168590.tif 000005
【図４】
2005168590.tif 000006
【図５】
2005168590.tif 000007
【図６】
2005168590.tif 000008
【図７】
2005168590.tif 000009
【図８】
2005168590.tif 000010
【図９】
2005168590.tif 000011
【図１０】
2005168590.tif 000012
【図１１】
2005168590.tif 000013
【図１２】
2005168590.tif 000014
【図１３】
2005168590.tif 000015
【図１４】
2005168590.tif 000016
【図１５】
2005168590.tif 000017
【図１６】
2005168590.tif 000018
【図１７】
2005168590.tif 000019